生物阻抗谱多频激励信号设计方法研究

发布时间：2021-12-18 13:52

　　目的:设计一种人体生物阻抗谱多频同步激励信号,解决传统多频正弦信号波峰因数高、激励能量低、测量精度低等问题。方法:基于生物阻抗谱测量原理与激励信号设计原则,设计离散二值多频激励信号代替传统多频正弦信号。结合人体生物阻抗频响特性,研究信号幅频参数设计方法,并设计基于双边函数的频率点分布和高频段激励信号幅值补偿方案。利用MATLAB软件对信号频谱特性、激励能量、波峰因数、信噪比进行计算分析,并仿真测试在不同测量条件下信号的测量误差与信噪比。最后搭建测试平台,使用Cole模型进行实测分析,并与多频正弦信号测试结果进行对比。结果:该激励信号频谱特征符合预期设计,波峰因数为1.25,主谐波功率占比达到63.71%,激励能量约为多频正弦信号的2倍。仿真测试中,该激励信号在-55～-15 dB噪声环境下,平均测量误差最大不超过4.89%,在不同采样精度条件下信噪比均高于多频正弦信号约10 d B。Cole模型实测中,该激励信号测量阻抗模值误差最大不超过1.09%,相位误差最大不超过0.46°,拟合后Cole模型参数平均误差仅为6.12%,均低于多频正弦信号测量结果。结论:相较于传统多频正弦信号,该激... 

【文章来源】：医疗卫生装备. 2020,41(09)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

0 测量结果

由公式（11)～(15）可知，多频激励信号各次谐波电流幅值取值原则为：当ω为低频时，各次谐波电流幅值大小相等；当ω为高频时，谐波电流幅值为基波电流幅值的（RE+RI）/RI倍。对于人体BIS[15,17]，谐波电流幅值约为基波电流幅值的1.1倍。根据人体组织的频响特性，当ω<50 kHz时可视为低频，当ω>50 kHz时可视为高频。图2展示了频率ω与各次谐波幅值之间的关系。根据以上设计原则合成DMS，设置频率fi与幅值Ai，相位φi统一设置为零相位，合成的DMS在一个周期内的波形如图3所示。

根据以上设计原则合成DMS，设置频率fi与幅值Ai，相位φi统一设置为零相位，合成的DMS在一个周期内的波形如图3所示。2 多频激励信号性能分析及实验测试

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3542528